INTRODUCCIÓNa la biotecnología: Conceptos básicos y Definiciones

1.1 Definición de biotecnología

La biotecnología término fue acuñada en 1919 por Karl Ereky, ingeniero húngaro. En aquel momento, el término incluye todos los procesos por los cuales se obtienen productos de materias primas, con la ayuda de los organismos vivos. Ereky

imaginó un bioquímico edad similar a la edad de piedra y hierro.

Hoy en día, según la Convención sobre diversidad biológica (CDB), Biotecnología se define como "cualquier aplicación tecnológica que

utiliza sistemas biológicos, vivir organismos, o sus derivados, para

hacer o modificar productos o procesos para uso específico"(CDB, 1992). Los organismos vivos o sus derivados con mayor frecuencia usados incluyen los microorganismos, animales y plantas (o sus células aisladas), así como enzimas. Puede ser utilizadas para procesar sustancias, generalmente otros naturales, materiales

renovables, o servirse como fuentes de sustancias valiosas o bienes. Varias ramas de la industria dependen de herramientas biotecnológicas para la producción de alimentos, bebidas, productos farmacéuticos y biomedicals. La definición del CBD es aplicable a la biotecnología "tradicional" o "viejo" y "nuevo" o "moderna".

Mucho antes de que el término

biotecnología fue acuñada por el proceso de usar vida organismos para producir productos mejores, personas estaban utilizando vida los microorganismos para obtener productos valiosos, por ejemplo, mediante el proceso de de la fermentación.

Un

a lista de las primeras aplicaciones de la biotecnología se da a continuación

en tabla 1.1: Tabla 1.1 I tradicional aplicaciones de la biotecnología

Ofrecer pan con levaduraFermentación de los jugos a bebidas alcohólicasConocimiento de la formación de vinagre de jugos fermentados de Fabricación de cerveza en Babilonia y EgiptoFabricación de vino en el imperio romanoProducción de licores de vino (etanol)Industria de fabricación de vinagre

Descubr

imiento de las propiedades de la fermentación de la levadura Descripción de la fermentación de ácido láctico por Pasteur Detección de enzimas de fermentación en la levadura de Buchner Descubrimiento de la penicilina por Fleming

Descubrimiento de muchos otros antibióticos

Prehistoria Prehistoria Prehistoria siglo III A.C. siglo III D.C. 1150 siglo XIV D.C. 1818

1857 1897 1928 .1945

Desde el centro de la biotecnología del siglo XX ha progresado rápidamente y

ampliada. En la producción de antibióticos mediados de 1940, escalado y comercial como penicilina.

Las técnicas utilizadas para este desarrollo fueron:>> aislamiento de un organismo produciendo el producto químico de interés

utilizando proyección / procedimientos de selección, y

»mejora de la producción de rendimientos mediante mutagénesis del organismo o de optimización de las condiciones de los medios de comunicación y la fermentación. Este tipo de biotecnología se limita a productos químicos que ocurren en la naturaleza. También es limitada por su enfoque de ensayo y error, y requiere un procedimiento prolongado durante años o incluso décadas para mejorar el rendimiento (Rolinson, 1998).

Aproximadamente hace tres décadas, con el avance de la biología molecular, biotecnología se convirtió en más de una ciencia que un arte. Regiones del ácido desoxirribonucleico (ADN) (llamados genes) fueron encontrados para contener información que dirige la síntesis de proteínas específicas. Proteínas por lo tanto pueden ser consideradas como el producto final de un gene; son las

moléculas que llevan a cabo casi todos los procesos esenciales dentro de una célula. Cada proteína tiene su propia identidad y función: muchos son los enzimas llamados que catalizar (facilitar) reacciones químicas, otros son componentes estructurales de células y órganos (Morange y Cobb, 2000). Hoy es posible expresar un gen, independientemente de su origen, en una simple bacteria como Escherichia coli (e. coli), para que la bacteria produce grandes cantidades de la proteína cifrada para por el gene. El mismo principio puede aplicarse a muchos

otros microorganismos, así como en cuanto a organismos más altos tales como plantas y animales.

Las técnicas utilizadas para este propósito incluyen:D aislamiento del gen que codifica para una proteína de interés; D clonación (es decir, transferir) de este gen en un host de producción adecuado; o mejora de la expresión génica y proteínas mediante el uso de

promotores más fuertes, mejorando condiciones de fermentación etc. (Gellisen, 2005). En conjunto, estas técnicas

son conocida como tecnología del ADN recombinante y se discutirá en longitud a

lo largo de este libro de recursos. Aproximadamente hace dos décadas, ingeniería de proteínas se hizo posible como una rama de la tecnología del ADN recombinante. Ingeniería de proteínas difiere del "clásico" biotecnología en la que se refiere a la producción de nuevo (ingeniería) las proteínas que han sido modificados o mejorados en algunas de sus características (parque y Cochran, 2009).

Las técnicas de ingeniería de proteínas son esencialmente en base a recombinante La tecnología del ADN e implican:

o varios tipos de mutagénesis (a provocar cambios en lugares específicos o regiones de un gen para producir un nuevo producto del gen);

» expresión del gen alterado para formar una proteína estable;o caracterización de la estructura y función de la proteína producida; o selección de nuevas localizaciones de genes o regiones modificar para seguir

mejorando como resultado de esta caracterización.

Las implicaciones comerciales de los desarrollos técnicos mencionados que son una gran número de proteínas, existentes sólo en cantidades ínfimas en la naturaleza, ahora puede ser producido en escala industrial. Además, pueden aumentar los rendimientos

de la producción bioquímica de mucho más rápido que lo que era originalmente posible con fermentación clásica.

Lo importante es la producción de plantas que contienen genética y

animales transgénicos elementos de fuentes extranjeras y poseen

nuevos rasgos y características también es basado en las técnicas descritas anteriormente. Ya que todos estos enfoques en el creación de organismos genéticamente modificados (OGM) que pueden ser potencialmente perjudiciales para el medio ambiente y

la salud humana, la parte de la biotecnología que se ocupa de OMG está estrictamente regulado por leyes de bioseguridad y normas. El principal empuje de es este libro de recursos en el desarrollo y la ejecución de tal marcos a nivel nacional e internacional.

Aplicaciones de la biotecnología se desarrollan por una colección de investigación multidisciplinar actividades, comúnmente conocida como tecnologías habilitadoras.

Aparte de fermentación y tecnología del ADN recombinante/ingeniería genética, otro

importante que permite las tecnologías son tecnologías de cultivo de células

vegetales y animales y tecnología.

La base de estas tecnologías que son las disciplinas científicas de molecular Biología, genética, microbiología, bioquímica, química de proteínas, química

Ciencia de ingeniería y equipo de proceso de . Un resumen de eventos importantes en el desarrollo de la biología molecular moderna y la tecnología del ADN recombinante se proporciona en la tabla 1.2:

Tabla 1.2 I un resumen de la biotecnología de ADN recombinante

Doble estructura de la hélice de El ADN es descrito por primera vez Watson y Crick 1953 Cohen y Boyer, entre otros, desarrollar ingeniería genética 1973

La primera proteína humana (somatostatina) se produce en un bacteria (E. coli) 1977

La primera proteína recombinante (insulina humana) aprobado para el mercado 1982

Reacción en cadena de polimerasa (PCR) técnica desarrollado 1983

Lanzamiento de el proyecto genoma humano 1990

La primera secuencia del genoma de un organismo (Haemophilus influenzae) es determinado 1995 A primer borrador de la humano genoma secuencia de se ha completado 2000

Más de 40 millones de secuencias de genes están depositadas en GenBank y genoma secuencias de 2005 cientos de procariotas y decenas de eucariotas están acabados o en fase de proyecto

1.2 Resumen de aplicaciones de la biotecnología

Desde el avance de la tecnología del ADN recombinante, varias técnicas y aplicaciones se han desarrollado que están beneficiando a la humanidad

en las áreas de agricultura, medicina, medio ambiente, industria y forense. Las secciones siguientes describen brevemente algunas de estas aplicaciones y sus beneficios para la sociedad.

1.2.1 Industria

Biotecnología puede utilizarse para desarrollar combustibles alternativos, un ejemplo es la conversión de almidón de maíz en etanol por la levadura, que se utiliza posteriormente para producir gasohol (mezcla de gasolina-etanol). Las bacterias se utilizan para descomponer lodos y residuos de vertedero (Soccol et al., 2003). A través de la

biotecnología, los microorganismos o sus enzimas pueden adaptarse

para convertir biomasa en poblaciones de alimentación, o pueden ser utilizado para la fabricación de plásticos biodegradables (bioplásticos). Otros organismos (microorganismos, plantas y mamíferos) son utilizados como biorreactores para la producción de compuestos

químicos que son extraídos de ellas y procesados como medicamentos y otros productos. Fibras vegetales y animales se utilizan para producir una variedad de telas, hilos y cordeles. Biotecnología es aplicada para mejorar la calidad y cantidad de estos productos. Biopulping es una técnica por el que un hongo se utiliza para convertir virutas de madera en la pulpa para la fabricación de papel (Gavrilescu y Chisti, 2005).

1.2.2 Salud y medicina

En el área de la salud y la medicina, la biotecnología tiene numerosos e importantes funciones de . Las biotecnologías se utilizan para desarrollar herramientas de

diagnóstico para la identificación de enfermedades.

Biotecnología también se utiliza para producir vacunas más eficaces y eficientes, anticuerpos terapéuticos, antibióticos y otros productos farmacéuticos. La biotecnología es un USD 70 billones una industria del año que ha producido gran éxito varios medicamentos y las vacunas, es decir, los fármacos con volúmenes de ventas superiores a USD 1 billón por año (Lawrence, 2007). Además, hay más de 370 productos farmacéuticos y vacunas obtenidas a través de la biotecnología en la actualidad en ensayos clínicos, dirigidos a más de 200 enfermedades incluyendo varios tipos de cáncer, la enfermedad de Alzheimer, enfermedades del corazón, diabetes, múltiples esclerosis, SIDA y la artritis (Sullivan et al., de 2008). A través de la biotecnología de la terapia génica, los científicos están haciendo esfuerzos en el curar enfermedades genéticas por intentar sustituir genes defectuosos con el versión correcta de . Una estrategia revolucionaria está siendo desarrollada por el básico alimentos como papas, plátanos y otros son utilizados como vectores para facilitar la inmunización de personas en regiones económicamente deprimidas del el mundo (Tacket, 2009).

1.2.3 Medio ambiente

Desarrollo y uso de combustibles alternativos que quema más limpio y mejorar el aire calidad por menor contaminación del medio ambiente es

posible por la biotecnología. medios de . Los microorganismos se utilizan

para descomponer los desechos y limpieza contaminados sitios por la

tecnología de biorremediación. El uso de cultivares resistentes a enfermedades puede hacer el cultivo menos ambientalmente intrusiva por reducir el uso de agroquímicos (Chatterjee et al., de 2008).

1.2.4 Medicina forense

Perfil de puesto que el ADN, es decir, la secuencia de nucleótidos del genoma, es único en cada individuo, puede ser utilizado como una poderosa base de identificar individuos de una población. Pruebas basadas en ADN se utilizan en casos de disputas de paternidad y las relaciones familiares. Además, se utiliza en sistemas de salud y judiciales. En el sistema judicial, expertos forenses utilizan perfiles de ADN para identificar a sospechosos en casos criminales, sobre todo cuando fluidos corporales y otras partículas como pelo y piel las muestras pueden ser obtenido (Jobling y Gill, 2004).

1.2.5 Agricultura

Biotecnología puede complementar la cría convencional para el mejoramiento de cultivos y animales. En lugar de extensa entrega de genes, como ocurre en la convencional de reproducción, biotecnología permite la transferencia de genes específicos que se produzcan. El genoma de la receptor individual permanece intacto, excepto el gen introducido (o genes), así acelerando criando programas y el desarrollo de organismos con deseable características. Además, biotecnología permite la transferencia de genes a través de natural cría límites, superar barreras de apareamiento y la creación de un "gen universal piscina" o "universal población reproductora" accesible a todos los organismos. Asimismo, es posible introducir específicamente la novela, rasgos deseables y las características en especies existentes. Esta aplicación de la biotecnología se utiliza para mejorar el rendimiento de cultivos y especies animales y la calidad del producto como valor nutricional y vida útil (Shewry et al., de 2008). Además de estas ventajas, esta metodología reduce la necesidad de agroquímicos, creando enfermedades y especies resistentes a las plagas, reduciendo la contaminación ambiental de escorrentía química. Aumentó los

rendimientos y mayor calidad de los alimentos puede contribuir a reducir la desnutrición y el hambre en el mundo (FAO, 2004).

Agrícola Varias tecnologías en el campo de la biotecnología agrícola existen que no se fíe

BIOTECNOLOGÍAen la creación de organismos modificados genéticamente. Técnicas moleculares se utilizan para controlar la reproducciónTodo biotecnológicas

aplicaciones las poblaciones y para diagnosticar los animales y las plantas infectadas con enfermedades. Micropropagación

desarrollado para un las técnicas se utilizan ampliamente para generar materiales de planta clonal, que permite la rápida

uso potencial enagricultura. propagación clonal a gran escala de muchas especies de plantas incluyendo árboles. Biofertilizantes y

abonos Organicos pueden aplicarse en lugar de convencionales fertilizantes y pesticidas para promover crecimiento y la salud de la planta de una manera ambientalmente sostenible (FAO, 2001).

En Resumen, el campo de la biotecnología es muy diverso, tanto en términos de metodologías y técnicas aplicadas y los usos potenciales y los resultados. Biotecnología tiene el potencial para contribuir a un desarrollo sostenible en todo el mundo y la reducción del hambre en el mundo, incluyendo las ramas de la biotecnología relacionado con investigación y desarrollo (FAO, 2004). Lo importante, la biotecnología no es sólo basada en OMG, pero ofrece varias técnicas importantes y bien que no son dependiente o derivado de modificaciones genéticas. Sin embargo, la de esta publicación trata de los organismos modificados genéticamente y productos relacionados. Tras una introducción el fondo molecular y las bases científicas del desarrollo de organismos modificados genéticamente y a los objetivos y las perspectivas de esta investigación, la parte principal de este libro introducirá conceptos de bioseguridad relacionadas con el uso de organismos modificados genéticamente